[发明专利]一种夹芯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种夹芯复合材料，包括芯材层和分别设置在芯材层两侧的蒙皮面板层，蒙皮面板层包括纤维预浸料层和纤维织物层，纤维预浸料层紧贴芯材层的两侧设置，纤维织物层设置在纤维预浸料层外侧，蒙皮面板层和芯材层通过与树脂体系复合后形成夹芯复合材料。本发明还提供了一种如上述的夹芯复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)将纤维织物层、纤维预浸料层、芯材层按预设顺序和铺设角度铺设在模具中，形成中间为芯材层、紧贴芯材层的两侧为纤维预浸料层、纤维预浸料层外侧为纤维织物层的纤维芯材复合铺层结构；2)与树脂体系复合，固化、冷却后脱模。本发明的夹芯复合材料界面性能优异、界面强度较高，其制备方法，操作简单、生产效率较高。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种夹芯复合材料及该夹芯复合材料的制备方法。

背景技术

夹芯复合材料由于具有轻质、高强度、高刚度及可以功能化设计等优点，已被广泛应用在航空航天、交通运输、船舶制造、建筑工程、风电叶片等各个领域。

夹芯复合材料一般由三层材料复合得到，即上下蒙皮面板层和中间芯材组成一个结构整体，该结构在大幅降低重量的同时，可提高整体刚度等力学性能。由于夹芯复合材料含多种不同材质材料，因此层间界面性能很重要，界面结构不好，在外载荷作用下，界面处易发生脱粘分层，分层扩展又将导致夹芯复合材料层间剪切、压缩强度等力学性能及承载能力明显降低,会直接影响到夹芯复合材料的整体性能，甚至还会直接导致夹芯复合材料结构的失效，这已成为制约该类材料进一步广泛应用的重要因素之一。目前，现有研究通过面板层设计或模具工艺设计等多种方式进行改进，来提高夹芯复合材料界面浸润效果及其整体性能，但通常不是成本高就是操作繁琐，难以满足要求。

中国实用新型专利CN203077713U的说明书中公开了一种多层蜂窝夹芯复合材料，该多层蜂窝夹芯复合材料性能良好，但成本较高，生产工艺的成型效率低，且制品尺寸严重受到热压罐尺寸制约，难以推广应用。

中国发明专利CN104097329B公开了一种复合材料泡沫夹芯结构成型中对复合材料泡沫进行树脂灌注预处理的方法，通过对复合材料泡沫进行树脂灌注预处理，在泡沫与面板界面处形成树脂粘接层，然后采用成型工艺制备复合材料泡沫夹芯材料的方法。该方法操作复杂，固化的树脂粘接层与后续织物灌注界面处树脂量较多，界面强度较低，界面性能较差。受力下树脂量多的界面层容易产生裂纹，成为整体破坏的弱区。

中国发明专利CN1915650B公开了一种玻璃钢复合材料夹层结构件的真空成型工艺，通过分别预制外层面板、内层面板、芯材层，然后利用粘接剂进行粘接，采用真空工艺固化制备玻璃钢复合材料夹层结构件的方法。该方法需要专门模具、预成型体制备部分需要三道工序，操作繁琐，且粘接剂涂抹厚度均匀性不易控制，粘接效果不易控制。

因此，如何创设一种新的夹芯复合材料及其制备方法，使其操作简单、生产效率较高、可设计性较强、界面性能优异且界面强度较高，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种界面性能优异、界面强度较高的夹芯复合材料，以克服现有的夹芯复合材料界面性能较差、界面强度较低的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种夹芯复合材料，包括芯材层和分别设置在所述芯材层两侧的蒙皮面板层，所述蒙皮面板层包括纤维预浸料层和纤维织物层，所述纤维预浸料层紧贴所述芯材层的两侧设置，所述纤维织物层设置在所述纤维预浸料层外侧，所述蒙皮面板层和芯材层通过与树脂体系复合后形成所述夹芯复合材料。

作为本发明的一种改进，所述蒙皮面板层中纤维预浸料层的层数为2层以上，所述蒙皮面板层中纤维预浸料层和纤维织物层的层数比为1:1至1:10。

进一步改进，所述纤维预浸料层的铺设角度为0°、+45°、-45°或90°，所述纤维织物层的铺设角度为0°、+45°、-45°、+60°、-60°或90°。